新型冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系及其在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀

薩巴色

華僑大學(xué)土木工程學(xué)院（361021）

鋼結(jié)構(gòu)住宅是材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)和人們對(duì)舒適居住環(huán)境要求的綜合體。冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系從20世紀(jì)中期發(fā)展至今，以美國(guó)、加拿大、澳大利以及日本亞等國(guó)為主，其體系的分析、設(shè)計(jì)計(jì)算的理論和方法及制造工藝上已經(jīng)非常完善，開(kāi)發(fā)了多種專利產(chǎn)品，其專用的設(shè)計(jì)軟件可在短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)、繪圖、工程量統(tǒng)計(jì)及工程報(bào)價(jià)，在制作上也實(shí)現(xiàn)了高度的標(biāo)準(zhǔn)化及工廠化，還編制了較完善的冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程[1]。

1 冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的構(gòu)成

冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系就是采用冷軋熱鍍鋅 (或鍍鋁鋅等金屬)薄壁型鋼作為主要承重結(jié)構(gòu)，結(jié)合專業(yè)的保溫、隔聲、防潮、防火圍護(hù)系統(tǒng)，建造出的一種功能多樣，節(jié)能環(huán)保的建筑形式。由于大部分鋼構(gòu)件均采用0.42～2.56 mm的鍍鋅鋼板通過(guò)工廠化生產(chǎn)，并通過(guò)自鉆自攻螺釘現(xiàn)場(chǎng)快速裝配，所以也稱為“輕鋼龍骨住宅體系”。目前國(guó)際上流行的冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系基本是采用帶支撐的框架結(jié)構(gòu)，其體系主要由墻柱、樓面和屋面三大系統(tǒng)組成，常用于建造2～3層的低層住宅(最高可至6層)。

2 冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的優(yōu)點(diǎn)

1）現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單、迅速，施工周期短。傳統(tǒng)上的“建筑”的概念,在薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)的工程上是只是“裝配”的過(guò)程。在四川都江堰災(zāi)區(qū)，災(zāi)區(qū)農(nóng)民重建的住宅部分采用冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)建造，許多項(xiàng)目均為農(nóng)民在工程技術(shù)人員協(xié)助下自建，兩百平米雙層住宅結(jié)構(gòu)裝配工程僅在四個(gè)工作日就可以完成。

2）用鋼量少，造價(jià)低廉，低碳環(huán)保。其結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面面積在所有的鋼結(jié)構(gòu)建筑類輕中最小。房屋自重輕使得基礎(chǔ)處理十分簡(jiǎn)單，一般采用荷載8 t的條形基礎(chǔ)就能滿足需要，工程造價(jià)相應(yīng)降低。材料可回收利用，施工時(shí)對(duì)環(huán)境造成的污染也非常小。

3）抗震性能優(yōu)異。由于自重輕，地震作用下產(chǎn)生的水平作用力小，且其自身剛度大，采用合理的組合墻體構(gòu)造方式能達(dá)到理想的抗震效果，在設(shè)防烈度高的地區(qū)宜采用雙面覆板的構(gòu)造[3]；同時(shí)薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系屬于柔性結(jié)構(gòu)，它可以通過(guò)變形吸收和消耗大量的地震動(dòng)能，從而能有效降低地震對(duì)建筑的破壞。

4）開(kāi)間靈活，舒適度高。薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系通常采用帶支撐的框架結(jié)構(gòu)形式，其跨度較大，開(kāi)間布置靈活，可形成大開(kāi)間，從而給人大視野的感受，沒(méi)有身居室內(nèi)的壓抑感；其復(fù)合墻體不僅可以做成具有高熱阻的絕熱結(jié)構(gòu)，使室內(nèi)氣溫冬暖夏涼，還能兼具調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能，給居住者以舒適的感受。

3 冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

近年來(lái)，冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅在四川災(zāi)區(qū)重建過(guò)程中取得可喜的成就,與技術(shù)成熟的北美、澳大利亞及日本國(guó)家和地區(qū)相比，冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在國(guó)內(nèi)仍是一種嶄新的結(jié)構(gòu)形式，目前國(guó)內(nèi)從事冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系設(shè)計(jì)、安裝及配套產(chǎn)品生產(chǎn)的單位和企業(yè)相對(duì)較少；相關(guān)技術(shù)皆從北美、澳大利亞及日本引入，而國(guó)內(nèi)對(duì)冷彎薄壁輕鋼住宅體系的研究較少，技術(shù)相對(duì)缺乏；一些地區(qū)和企業(yè)已經(jīng)出臺(tái)了一些地方性的標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上推動(dòng)了冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著隨著人民生活水平的提高和城市建設(shè)的發(fā)展,我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展十分迅速,而輕鋼結(jié)構(gòu)住宅以其一系列優(yōu)點(diǎn)，已受到越來(lái)越多的關(guān)注,尤其是近年來(lái)相關(guān)領(lǐng)域研究的深入開(kāi)展，各類鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)的應(yīng)用取得了很大進(jìn)展。目前北京、天津、山東、安徽、上海、廣東、浙江等地建設(shè)了大量低層冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體現(xiàn)了這種住宅體系發(fā)展的良好勢(shì)頭。

4 冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系存在的問(wèn)題

1）暫無(wú)統(tǒng)一的國(guó)家規(guī)范或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，眾多設(shè)計(jì)院無(wú)法對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行審核，這無(wú)疑限制了冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低層冷彎薄壁輕鋼房屋建筑技術(shù)規(guī)程》雖已送審，但是還在作相關(guān)審查修改。

2）人們的觀念尚停留在混凝土或砌體結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)的建筑形式上，對(duì)冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系不了解，專業(yè)的技術(shù)人員也比較缺乏。大眾對(duì)厚重堅(jiān)實(shí)的混凝土或砌體結(jié)構(gòu)的“密實(shí)”感先入為主，對(duì)輕薄的鋼結(jié)構(gòu)住宅缺乏安全感。

3）開(kāi)發(fā)商以及政府對(duì)成本的核算依舊停留在材料成本上。輕鋼住宅的原材料成本確實(shí)高于傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)體系可節(jié)約能源，減少人工，縮短工期，可大大減低建筑物全壽命周期成本。全面地考慮了綜合經(jīng)濟(jì)效益與低用鋼量，冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的成本優(yōu)勢(shì)就能體現(xiàn)出來(lái)[5]。

[1] Joint Technical Comm ittee BD-082.AS/NZS 4600:2005 Cold-formed steel structures[S].Sydney:[s.n.],2005.

[2] 劉飛,李元齊,張繼承.低層冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)抗震性能分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào),2009,6(1):91～94.

[3] John H.Hacker,Julie A.Gorges.住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[M].陳志華譯.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[4] 建設(shè)部科技發(fā)展中心.鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[5] 鄒晶,劉德文,李元齊.多層鋼結(jié)構(gòu)住宅造價(jià)及綜合經(jīng)濟(jì)性能分析[J].四川建筑科學(xué)研究,2010,36(1):49～53.